热融自攻丝连接技术-从一颗FDS螺钉谈起

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1、FDS热融自攻丝连接技术－从一颗FDS螺钉谈起在以前的技术资料分享时，我们在谈论FDS（FlowDrillScrew）热融自攻丝技术时，更多地讲起成功案例、设备应用、与自动化专机的集成，我们却一直忽略了真正的主角：FDS热融自攻丝螺钉，套用一句恰如其份的网络流行语来形容FDS螺钉，就是“小身材，大应用”。图一FDS螺钉全家福FDS热融自攻丝螺钉目前主要以进口为主，如果在国内的紧固件厂商中发起一个调查，很可能没有厂商敢接下您下的FDS螺钉订单。准确地说：应该是国内紧固件厂商对FDS螺钉还是知之甚少，而如果我们断言未来FDS热融自攻丝拧紧技术会在汽车等钣金连接领域大放异彩的话，虽然为时过

2、早，但似乎并不过份。奥迪公司在旗下的几款高档车型上使用了FDS螺钉，每月FDS螺钉的使用量在300万颗左右；通用公司随后在一款高档骄跑车上试用FDS螺钉，预计年用量也会达到3000万颗左右。随着FDS热融自攻丝技术的日益成熟及大量的设备投入使用，FDS螺钉在未来的使用量会达到30亿颗的规模，形成的年市场规模将达10亿美元以上。目前FDS螺钉主要集中在汽车行业使用，随着时间的不断推移，FDS技术也将扩展到其它行业，我们能够看到的行业大致罗列如下：家具、门窗、货架、五金、建材、汽车、摩托车、农用机械、建筑、装潢、机床、机械、健身器材、医疗器材、电子电器、水道、热交换系统、太阳能、空调管道

3、、压力容器、分水器、灯具、船舶及自动化设备等。接下来，让我们来仔细地看一下FDS螺钉的庐山真面目：图二FDS螺钉效果图熟悉网络的朋友看到上面的图片一定会知道，这是一张做过“美容手术”的图片，或者说是“PS”过的，那么下面列出的图片一定会让你一睹FDS螺钉的“写真照片”。图二实际使用于一款GM汽车白车身的FDS螺钉FDS螺钉与其它螺纹紧固件，特别是各类自攻丝螺钉的区别主要在以下三点：1.特别厚实的帽沿；2.钉帽与钉杆连接处的凹槽；3.特别的材质；下面我们分别来讲讲这三个特点背后的深层原因。厚实的帽沿主要是为了满足三个技术要求：1.承受较大的压力和扭矩；2.定位时便于更好地夹持，避免滑动

4、；3.阻挡和包容拧紧过程中融化的，特别是在未融穿工件底层时向上流动的铝液或钢铸液；上面提及的第三点，正好也说明了为什么FDS螺钉需要特别设计钉帽与钉杆连接处的凹槽。下面用一张图来加以说明：图三融化的铝液上下流动形成上下套管如果不在帽沿处设计一个较为宽泛的凹槽，对帽钉沿流出的铝液将无处“藏身”，必然会挤压露出帽沿，造成FDS螺钉与工件间的间隙过大，同时影响美观。接下来，我们来详述一下FDS螺钉特殊材质的重要性，这些特殊材质加入的目的是增加FDS螺钉的硬度，为什么一颗小小的FDS螺钉能够在1－5秒的时间在坚硬的钢板或铝板上“钻化”出一个孔，并牢牢地“扎”在里面形成坚固的连接，在拧紧的过程

5、中，压力？转速？硬度？哪一个才是最关键的因素，抑或是三者共同作用的结果。让我们来看一下FDS设备是如何驱动FDS螺钉完成拧紧工作的。当压杆压住FDS螺钉时，电机驱动螺钉作用在工件表面某一点上，这个时候上，轴向施加的压力和旋转的速度都是至关重要的，当压力越来越大，到达某一临界点时，同时，转速达到某一特定临界点时，工件表面产生高温，且温度不断上升，直到工件材质软化屈服，此时，FDS螺钉不能出现热传导的温度急剧上升，因此，首先FDS螺钉的热传导性能必须要低，其次，FDS螺钉材质的熔点必须要足够高，第三，FDS材质本身的硬度一定要足够，在穿透工件的整个过程中不会产生任何变形。其中：n为转速，

6、F为扭矩，M为压力图四FDS螺钉拧紧过程分解图从上图可以看出，拧紧之初，压力并不是FDS技术的关键因素，转数和扭矩才是，但是也不是转数和扭矩越高越好。到了穿透后的拧紧过程末期，为了确保形成一个合格的连接，即FDS螺钉与工件表面垂直且帽沿与工件表面紧贴无缝隙，需要针对FDS轴心施加足够的压力。图五FDS螺钉形成的“钉板”现象最后来谈谈FDS螺钉与工件的美观问题，FDS螺钉在拧紧后钉尖端会露出在工件表面且形成锋利的刃尖，大量的FDS螺钉完工后形成了钉板现象，如果在工件设计时对此不加以考虑，就会对周边其它工件或人员造成干扰和伤害。世界上没有只利无弊的技术，针对FDS螺钉的露出现象，设计人员

7、可以遵循“藏锋于内”的原则，通过加夹层设计或与相邻工件对合等方法来隐藏FDS螺钉的钉尖面，形成完美的装配作品。例如：对汽车白车身来说，在FDS钉尖面如本来就要进行空腔注腊的话，钉尖又变成了稳固车腊的有利因素了。